Tiểu luận ứng dụng của chất hoạt Động bề mặt trong quá trình tạo nhũ trong sản phẩm lotion

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINHKHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ---- ---- TIỂU LUẬN ỨNG DỤNG CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG QUÁ TRÌNH TẠO NHŨ TRONG SẢN PHẨM LOTION

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC



TIỂU LUẬN ỨNG DỤNG CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT

TRONG QUÁ TRÌNH TẠO NHŨ

TRONG SẢN PHẨM LOTION

Giảng viên hướng dẫn : Ths Trần Hữu Hải Môn: Công nghệ Chất Hoạt Động Bề Mặt Nhóm: 12

Lớp: DHHO16B

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2023

Lý do chọn đề tài:

Chất hoạt động bề mặt được ứng dụng rất nhiều trong đời sống hằng ngày của chúng ta Chúng được dùng trong việc sản xuất thực phẩm, dược phẩm và đặc biệt là mỹ phẩm Trong công nghiệp làm đẹp, chất hoạt động bề mặt đóng vai trò là chất tạo nhũ, tạo bọt, tẩy rửa

Chất nhũ hóa được xem là chất phụ gia quan trọng trong mỹ phẩm Nó có mặt trong hầu hết các loại kem dưỡng da, một trong số đó có Lotion - một loại sản phẩm điển hình khi nói đến chăm sóc sắc đẹp

Chính vì lý do đó, nhóm hoạt động bề mặt trong quá trình tạo nhũ trong sản phẩm chăm sóc sắc đẹp Lotion”

Mục lục

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 1

1.1 Giới thiệu chung 1

1.1.1 Chất hoạt động bề mặt là gì 1

1.1.2 Các loại chất hoạt động bề mặt 2

1.1.3 Chọn và sử dụng chất hoạt động bề mặt phù hợp mục đích sử dụng 4

CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT VỀ LOTION 5

2.1 Khái niệm 5

2.2 Phân loại 5

2.3 Công dụng 5

2.4 Các chất hoạt động bề mặt thường gặp trong lotion 5

CHƯƠNG 3 LÝ THUYẾT NHŨ VÀ ĐẶC TÍNH SINH LÝ CỦA DA 7

3.1 Một số khái niệm 7

3.1.1 Nhũ tương mỹ phẩm 7

3.1.2 Nhũ phức 8

3.1.3 Nhũ trong 8

3.1.4 Vai trò của nhũ hóa 8

3.1.5 Độ bền vững của tập hợp nhũ tương 8

3.1.6 Điều chế và phá vỡ nhũ tương – sự đảo nhũ 8

3.1.7 Các biện pháp làm bền nhũ 9

3.2 Những vấn đề trong sản xuất nhũ 10

3.2.2 Định hướng nhũ 10

3.2.3 Kiểm tra loại nhũ tương 10

3.2.4 Kiểm tra nhanh tính ổn định của sản phẩm 10

3.2.5 Một số yếu tố làm phá nhũ 11

3.3 HLB 11

3.4 Cấu tạo và đặc tính sinh lý của da 12

3.4.2 Cấu tạo của da 12

3.4.3 Đặc tính sinh lý của tường loại da 13

3.4.4 Các vấn đề về da 13

CHƯƠNG 4 TÌM HIỂU VỀ THÀNH PHẦN CÓ TRONG LOTION 14

4.1 Giới thiệu về thương hiệu senka 14

4.2 Sản phẩm 14

4.2.1 Công dụng của lotion Senka Deep moist Emulsion 14

4.2.2 Thành phần 15

4.2.3 So sánh sản phẩm với các sản phẩm trên thị trường 18

4.3 Cách tiến hành làm lotion cơ bản 20

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 1.1 Giới thiệu chung

1.1.1 Chất hoạt động bề mặt là gì

Chất hoạt động bề mặt là những hợp chất làm giảm sức căng bề mặt giữa haichất lỏng, giữa chất khí và chất lỏng, hoặc có thể giữa chất lỏng và chất rắn Hay làhợp chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của chất lỏng Nó có thể hoạt độngnhư chất tẩy rửa, chất làm ướt, chất nhũ hóa, chất tạo bọt hoặc chất phân tán

Cấu trúc của chất hoạt động bề mặt là một phân tử bao gồm cả tính ưa nước(hydrophilic) và tính kỵ nước (hydrophobic) Chính vì vậy, hoạt chất này bao gồm cảphần không tan trong nước và phần tan trong nước

 Phần không tan trong nước thường là một mạch hydrocacbon dài 8-22C, ankylthuộc mạch ankan, anken mạch thẳng hay có gắn vòng clo hay benzene…

 Phần tan trong nước thường là một nhóm ion hoặc nonionic là nhóm phân cựcmạnh như Cacboxyl (COO-), Hydroxyl (-OH), Amin (-NH ), sulfat (-OSO2 3)…

Hình 1-1 cấu tạo chất hoạt động bề mặt

1.1.2 Các loại chất hoạt động bề mặt

1.1.2.1 Chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm (anionic)

Chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan trong nước phân li thành ion hoạt động bề mặtđiện tích âm chiếm phần lớn kích thước toàn bộ phân tử hay chính là mạch Hydrocacbon khádài

Có khả năng hoạt động bề mặt mạnh hơn với các loại khác Làm tác động tẩy rửa chínhtrong khi phối liệu Tạo bọt to nhưng kém bền, Bị thụ động hóa hay làm mất khả năng tẩyrửa trong nước cứng, nước cứng tạm thời

Chất hoạt động anionic rất đa dạng và được chia làm 2 loại chính:

 Có nguồn gốc từ thiên nhiên: Điển hình là sản phẩm từ phản ứng xà phòng hóa củacác ester acid béo với glyxerin ( dầu cọ, dầu dừa, )

 Có nguồn gốc từ dầu mỏ : Thông qua phản ứng alkyl hóa, sulfo hóa các dẫn xuấtalkyl, aryl…

Một số chất hoạt động anionic

 Linear alkylbenzene sulfonates (LAS)

 Alkylsufonates

 Alkylsulfates

Hình 1-2 cấu trúc của LAS

1.1.2.2 Chất hoạt động bề mặt mang điện tích dương (cationic )

Chất hoạt động mà khi hòa tan trong nước phân ly thành chất hoạt động bề mặt điệntích dương Có khả năng hoạt động bề mặt không cao Chất hoạt động cationic có nhóm áinước là ion dương, các ion dương này thông thường là các dẫn xuất của muối amin bậc bốn

Êm dịu với da , tẩy dầu ít, không dùng với mục đích tạo bọt, làm bền bọt, tạo nhũtốt…Có khả năng phân giải sinh học kém

Ngoài ra cationic còn được dùng làm chất kháng khuẩn, sát trùng trong bệnh viện

Hình 1-3 cấu trúc phân tử của Esterquats

1.1.2.3 Chất hoạt động bề mặt không mang điện tích (nonionic)

Chất hoạt động bề mặt khi hòa tan trong nước không phân li ra ion gọi là nonionic.Nonionic là chất hoạt động bề mặt có khả năng hoạt động không cao

Êm dịu với da, khả năng tạo bọt ít và khả năng gây kích ứng với da gần như là khôngđáng kể Là chất hoạt động bề mặt có khả năng làm bền bọt, tạo nhũ tốt, có khả năng phângiải sinh học Đặc biệt chất hoạt động bề mặt nonionic ít chịu ảnh hưởng của nước cứng và

pH của môi trường

Hình 1-4 cấu trúc phân tử của polysorbate 80

1.1.2.4 Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính

Những chất hoạt động bề mặt mà tùy theo môi trường là acid hay bazo mà có hoạt tínhcủa cation với acid hay anion với bazơ, hay nói cách khác là chất hoạt động bề mặt có cácnhóm lưỡng cực vừa tích điện âm vừa tích điện dương

Có khả năng hoạt động bề mặt không cao, ở pH thấp chúng là chất hoạt động bề mặtcationic và ngược lại khi ở pH cao chúng là anionic Có khả năng phân hủy sinh học

Hình 1-5 Cấu trúc phân tử của Cocamidopropyl betaine

1.1.3 Chọn và sử dụng chất hoạt động bề mặt phù hợp mục đích sử dụng

1.1.3.1 Tẩy rửa

Là một quá trình phức tạp liên quan đến việc thẩm ướt đối tượng Nếu các chất cần loại

là dạng rắn dính mỡ, quá trình tẩy rửa liên quan đến sự nhũ tương hóa các chất dầu được loại

đi và bền hóa nhũ tương

1.1.3.2 Thắm ướt

Tính thẩm ướt tạo điều kiện để vật cần giặt rửa các vết bẩn tiếp xúc với nước một các

dễ dàng nên đóng vai trò rất quan trọng

Vải sợi có khả năng thẩm ướt dễ dàng nhưng nước khó thẩm thấu sâu vào bên trongcấu trúc vì sức căng bề mặt rất lớn, nhất là khi vải sợ bị dây bẩn bằng dầu mỡ Vì thế , dùng

xà phòng để làm giảm sức căng bề mặt của nước và vải sợ - nước

1.1.3.3 Tạo bọt

Bọt được hình thành do sự phân tán khí trong môi trường lỏng Hiện tượng này làmcho bề mặt dung dịch chất tẩy rửa trắng lên

Khả năng tạo bọt và độ bền bọt phụ thuộc vào cấu tạo của chính chất đó, nồng độ, nhiệt

độ của dung dịch, độ pH và hàm lượng ion Ca , Mg trong dung dịch chất tẩy rửa2+ 2+

1.1.3.5 Làm tan

Tính hoà tan phụ thuộc vào các yếu tố : Bản chất và vị trí của nhóm ưa nướcNhóm ưa nước ở đầu mạch dễ hòa tan hơn nhóm ở giữ mạch.Nhóm kỵ nước mạchthẳng dễ hòa tan hơn mạch nhánh

CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT VỀ LOTION 2.1 Khái niệm

Lotion là sản phẩm chăm sóc, nuôi dưỡng da hiệu quả, thích hợp để sử dụng hàngngày trong chu trình skincare cho da mặt và body Cụ thể, lotion được tạo nên bởi dầu vànước Nó có kết cấu ở thể lỏng và nhẹ hơn so với kem dưỡng, nhưng có chứa hàm lượngnước cao hơn Do đó, lotion có khả năng thẩm thấu nhanh hơn so với dạng kem dưỡng,không gây bết dính, nặng mặt

Ngoài ra còn có một số lọai Lotion khác như

Nuôi dưỡng làm da khỏe mạnh: Nhờ vào công dụng cấp ẩm của mình lotion giúp daluôn trong tình trạng đủ ẩm, ngoài ra còn tăng cường khả năng chống lại những tác nhân gâyhại từ môi trường như bụi bẩn, vi khuẩn, …

Chống lão hóa và làm sáng da: Hiện nay trên thị trường ngoài những lotion có côngdụng cấp ẩm thì còn có một số lotion được bổ sung thêm các dưỡng chất vào trong bản thànhphần với công dụng làm sáng da, cải thiện cái nếp nhăn, chống lão hóa,…

2.4 Các chất hoạt động bề mặt thường gặp trong lotion

Coco glucoside: là một chất hoạt động bề mặt không ion có nguồn gốc từ dầu dừa,

ngô và đường trái cây Được sử dụng như chất làm sạch bề mặt, chất tạo bọt, chất dưỡng vàchất nhũ hoá giúp tăng khả năng tạo bọt của dung dịch

Hình 2-6 cấu trúc phân tử của Coco glucoside

Disodium EDTA: Được sử dụng như một chất chelating trong mỹ phẩm, có nghĩa là

nó ngăn ngừa các thành phần trong một công thức kết dính với các nguyên tố vi lượng (chủyếu là khoáng chất) có thể có mặt trong nước

Hình 2-7 cấu trúc phân tử của Disodium EDTA

Cetyl Ethylhexanoate: có khả năng làm mềm, dịu và bôi trơn da nhờ cơ chế hoạt

động như một tác nhân khóa ẩm.C etyl Ethylhexanoate sẽ hình thành một lớp màng bảo vệ,chống thấm nước trên bề mặt da, từ đó giúp ngăn chặn sự thoát hơi nước của da

Hình 2-8 cấu trúc phân tử của Cetyl Ethylhexanoate

PEG-20 Methyl Glucose Sesquistearate: chủ yếu là chất làm mềm da và bề mặt

Hình 2-9 cấu trúc phân tử của PEG-20 Methyl Glucose Sesquistearate

Sorbitan isostearate: một thành phần giúp nước và dầu trộn đều với nhau, còn gọi là chất

nhũ hóa tạo ra chất nhũ tương

Hình 2-10 cấu trúc phân tử của Sorbitan isosteara.

CHƯƠNG 3 LÝ THUYẾT NHŨ VÀ ĐẶC TÍNH SINH LÝ CỦA DA 3.1 Một số khái niệm

Khi nói đến nhũ tương mỹ phẩm, người ta không hạn chế ở những hệ lỏng—lỏng đơn giản

mà còn những hệ phức Tuy nhiên, đặc trưng chung của hệ đó là phải có một pha háo nước

và một pha háo dầu Khi pha háo nước phân tán trong pha háo dầu, ta có hệ W/O và ngượclại ta có hệ O/W

Hình 3-11 Mô tả các pha trong nhũ tương

Hình 3-12 Sự phân bố pha trong nhũ tương

Dầu có thể phân tán trong pha nước của nhũ W/O để tạo ra hệ phức O/W/O Nhà sảnxuất không chú ý tạo ra loại nhũ này, như sự hình thành nhũ phức xảy ra một cách tự nhiêntrong một vài sản phẩm mỹ phẩm Tương tự, ta cũng có hệ phức W/O/W.

3.1.3 Nhũ trong

Phần lớn các loại nhũ được đề cập ở trên đều đục, do ánh sáng bị tán xạ khi gặp cáchạt nhũ phân tán Khi đường kính của những giọt cầu xuống khoảng 0.05 um, tác dụng tán xạgiảm, lúc này mắt không thấy được các hạt phân tán và khi đó nhũ sẽ trong suốt Nhũ trongcòn được gọi là vi nhũ

Có hai loại nhũ trong: W/O và O/W Hệ nhũ trong O/W được ứng dụng trong nhữngsản phẩm vệ sinh cũng như các sản phẩm mỹ phẩm cao cấp

3.1.4 Vai trò của nhũ hóa

Tồn tại như một lớp phim chất hoạt động bề mặt, có thể coi là pha thứ 3 của nhũtương ổn định

Hình thành sức căng bề mặt nội giữa chất hoạt động bề mặt với chất lỏng ban đầu vàgiữa chất hoạt động bề mặt với môi trường bên ngoài pha nước

3.1.5 Độ bền vững của tập hợp nhũ tương

Bản chất và hàm lượng chất nhũ hóa có ảnh hưởng nhiều đến độ bền và loại nhũ tương

Độ bền vững của nhũ tương do

+ Sự giảm sức căng bề mặt phân chia pha

+ Sự hấp phụ của chất nhũ hóa lên bề mặt phân chia pha, có độ nhớt cao, có khả nănghydrat hóa mạnh (o/w)

+ Lớp điện tích kép

+ Tỷ lệ pha phân tán và môi trường phân tán

3.1.6 Điều chế và phá vỡ nhũ tương – sự đảo nhũ

Điều chế nhũ tương

Khuấy trộn hay sóng siêu âm kết hợp với chất nhũ hóa

Hình 3-13 máy trộn và máy khuấy

Phá vỡ nhũ tương

+ Nhũ tương o/w: với CHĐBM anionic thì sử dụng ion kim loại nặng, với CHĐBMnonionic thì sử dụng muối điện ly nồng độ cao

+ Sử dụng CHĐBM thích hợp - Có thể phá vỡ nhũ tương bằng ly tâm, lọc, đun nóng, …

Sự đảo nhũ

+ Sự đảo nhũ là sự thay đổi qua lại giữa hai loại nhũchế nhũ tương bằng quá trình phântán cơ học với sự có mặt của chất nhũ hóa

3.1.7 Các biện pháp làm bền nhũ

3.1.7.1 Cơ sở về tính ổn định của nhũ tương

 Quan điểm cơ học

- Giai đoạn 1: các hạt cùng pha tiến lại gần nhau => có rất ít va chạm tạo kết hợp ngay

- Giai đoạn 2: các hạt tiến lại gần nhau => có lực hút phân tử giữa chúng => mức độ kết

tụ tăng dần theo kích thướt hạt

 Quan điểm nhiệt động học

- Diện tích tiếp xúc lớn => hệ bền với năng lượng cực tiểu => kết tụ tạo hạt lớn giảiphóng năng lượng

3.1.7.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền nhũ

 Ảnh hưởng của sự tích điện

- Đối với chất nhũ hóa ionic: tích điện trên bề mặt của giọt dầu, giúp chống lại quá trìnhkết tụ, điều kiện ổn định lý tưởng khi toàn bộ lớp màng phân cách đều được bao bọcbởi các điện tích

- Đối với chất nhũ hóa không ionic: xuất hiện khi 2 chất lỏng có hằng số điện môi khácnhau bị trộn lẫn, chất có hằng số điện môi cao hơn mang điện tích dương và ngược lại

 Lượng chất nhũ hóa:ít nhất một lượng vừa đủ chất nhũ hóa để tạo ra ít nhất một lớp phủtrên bề mặt giọt phân tán, cải thiện bởi một lượng chất tạo nhũ vượt hơn mức độ cầnthiết tối thiểu

 Kích thướt pha phân tán:

- Tỷ lệ dầu và nước: nếu pha phân tán chiếm tỷ lệ cao => va chạm có hiệu quả sẽ tănglên, điều này làm gia tăng khả năng kết tụ

 Độ ẩm: Nhiệt độ của sản phẩm, mức độ tiếp xúc với không khí và độ ẩm tương đối củakhông khí

Glyceryl, sorbital, propylen glycol Etylen glycol không an toàn vì nó bị oxi hóa bởiacid oxalic và có thể gây ra sỏi thận khi hấp phụ qua da Glyceryl được xem là có khả nănghút ẩm từ da

 Phương thức sản xuất: Sự định hướng nhũ phụ thuộc vào cánh khuấy và tốc độ khuấy Với cùng thể tích pha bằng nhau, ở tốc độ khuấy cao, pha nặng có khuynh hướng là phaliên tục

3.1.7.4 Một số chất hoạt động bề mặt được dùng làm chất nhũ hóa

 Polyoxyethylene (4) sorbitan monostearate

 Polyoxyethylene (4) lauryl ether

 Polyoxyethylene (5) sorbitan monooleate

 Polyoxyethylene fatty glyceride

 Glycerol monosteare, sefl - emulsifying

 Polyoxyethylene lanolin derivati

3.2 Những vấn đề trong sản xuất nhũ

3.2.2 Định hướng nhũ

Trong trường hợp đơn giản, không dùng chất nhũ hóa khi trộn pha nước vào pha dầu

và ngược lại Định hướng của nhũ tùy thuộc vào máy khuấy và vận tốc khuấy

- Nếu cánh khuấy được đặt trong pha W thì nhũ O/W hình thành và ngược lại

- Tương tự, nếu ban đầu bình chứa pha nào đó thì pha này rất dễ là pha liên tục trước khithêm pha thứ hai vào

- Ngoài ra, khi vận tốc khuấy cao thì pha nặng có khuynh hướng là pha liên tục.

3.2.3 Kiểm tra loại nhũ tương

Để kiểm tra loại nhũ tương, ta có thể căn cứ vào:

- Phẩm màu:

+ Nếu nhũ nhuộm màu methyl violet nhũ thuộc loại O/W

+ Nếu nhũ nhuộm màu xanh thì nhũ thuộc loại W/O

- Ðo độ dẫn điện:

+ Nếu nhũ dẫn điện: nhũ thuộc loại O/W

+ Nếu nhũ không dẫn điện: nhũ thuộc loại W/O

3.2.4 Kiểm tra nhanh tính ổn định của sản phẩm.

Tất cả các sản phẩm loại nhũ như kem, lotion, dạng sữa rất dễ bị phá nhũ

trong thời gian lưu trữ Các yếu tố gây phá nhũ rất đa dạng như ánh sáng, nhiệt độ,

chuyển động cơ học, môi trường Vì vậy, trong sản xuất, để có kết quả nhanh người ta thựchiện các phép thử căn cứ vào các yếu tố tác động mạnh lên sản phẩm Hai thông số đượcchọn thường là thử nhiệt độ và thử tác động cơ học

 Thử nhiệt độ: giữ màu ở điều kiện -5°C và 40°C trong vòng 24h

 Thử ly tâm hoặc lắc: nhũ tốt có thể chịu được tốc độ ly tâm từ 5000-10000 vòng/phút

3.2.5 Một số yếu tố làm phá nhũ

 Nhũ tương có thể bị phá vỡ trong một số trường hợp sau đây:

- Thêm chất điện li hóa trị cao vào hệ Nhóm ion hóa trị cao có thể tác dụng vớinhóm ion của nhũ tạo những hợp chất không tan trong nước, chuyển chất nhũ hóa

về dạng không hoạt động

- Dùng thêm chất nhũ hóa có tác dụng ngược với chất nhũ hóa ban đầu

- Đưa vào hệ một chất hoạt động bề mặt hoặc chất nào đó có khả năng đây chất nhũhóa ra khỏi hệ